Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

CHARACTERISTICS THE SPECTRUM OF CFTR MUTATIONS IN KARACHAY-CHERKESSIA

Makaov A.Kh. 1 Petrova N.V. 2 Timkovskaya E.E. 2 Vasileva T.A. 2 Kashirskaya N.Y. 2 Kondrateva E.I. 2 Zinchenko R.A. 2, 3
1 Municipal Budgetary Health Care setting "Habezskaya central district hospital"
2 Federal State Budgetary Institution "Research Centre for Medical Genetics"
3 Pirogov Russian National Research Medical University
Cystic fibrosis (CF) is a hereditary disease with autosomal recessive inheritance caused by CFTR gene mutations. There is a variation of the frequency and spectrum of CFTR gene mutations in different populations and ethnic groups, both Russia and the world. The article presents data on the spectrum and frequencies of the CFTR gene mutations in different ethnic groups of Karachay-Cherkessia (Karachai, Nogai, Abaza, Cherkess). The material of CF patients, and healthy individuals from different ethnic groups was analyzed. The population frequencies of 12 common CFTR mutations (CFTR dele 2,3 (21 kb), 394delTT, L138ins, I507del, F508del, 1677delTA, 2143delT, 2183AA> G, 2184insA, 3821delT, E92K, W1282X) from 653 healthy unrelated individuals, of indigenous population of KCR was estimated: Karachai (n = 300), Nogai (n = 122), Cherkess (n = 103) and Abaza (n = 128). An analysis of heterozygous carrier of common CFTR mutations in healthy individuals was defined: W1282X (frequency of 0.01, 6/600) and 1677delTA (0.003; 2/600) in the sample of Karachay; in the sample of Nogai – W1282X mutation (0.012; 3/244); in the sample of Cherkess– F508del mutation (0.01; 2/206) and 1677delTA (0.01; 2/206); F508del (0.004; 1/256), W1282X (0.004; 1/256) and 1677delTA (0.012; 3/256) mutations in the sample of Abaza.
genetic epidemiology
cystic fibrosis
frequency and spectrum of cftr gene mutations
karachay- cherkess

Муковисцидоз (МВ; OMIM #219700) – частое наследственное аутосомно-рецессивное заболевание, обусловленное мутациями гена CFTR. Для муковисцидоза, так же как и для большинства моногенных наследственных болезней, является характерным не только различие в распространенности заболевания, но и варьирование спектра и частот мутаций гена CFTR в различных популяциях и этнических группах. Выявление спектра и частот наиболее распространенных в конкретной популяции мутаций важно как с теоретической, так и с практической точек зрения, т. к. может способствовать оптимизации медико-генетической помощи населению [4].

В настоящей статье представлены результаты изучения спектра мутаций в гене CFTR у представителей основных этнических групп, проживающих на территории Карачаево-Черкесской Республики (КЧР): карачаевцев, ногайцев, черкесов и абазин.

Карачаевцы – коренной этнос Северного Кавказа, относятся к кавкасионскому антропологическому типу балкано-кавказского варианта европеоидной расы, носители кобанской археологической культуры, сложившейся в XIV—XIII вв. до н. э. в горах и ущельях Центрального Кавказа. По мнению Е. П. Алексеевой, в IV веке с горцами — потомками кобанцев слилось одно из племен алан, которые были изгнаны гуннами из степей Предкавказья в горы. К сформировавшейся ранее алано-кобанской этнической группе присоединились тюркоязычные болгары, ставшие впоследствии основным этническим ядром карачаево-балкарской народности. Говорят на карачаево-балкарском языке кыпчакской группы тюркской семьи [1, 2].

Временем образования ногайской народности принято считать конец XIV века, когда татаро-монгольское государство Золотая Орда стало приходить в упадок, и из его состава выделилась так называемая Ногайская Орда. Термин «ногаи» («нагаи») встречается уже в русских документах конца XV века. В формировании ногайской народности приняли участие племена: кенегес, канглы, аргын, конграт, сырык (ширик), кыпчак, мангыт, сун (уйсун) и, очевидно, найман. Из перечисленных племен: конгураты и найманы, скорее всего, имеют чисто монгольское происхождение, мангиты — тюркизированные племена монгольской ветви, а остальные племенные образования специалисты склонны относить к тюркской языковой группе [1, 2].

Черкесы (адыги) формировались как народность на Северо-Западном Кавказе. Их предками, по мнению отечественных кавказоведов, следует считать меотские племена зихов и касогов. Эти племена, жившие на Черноморском побережье Кавказа, в горах и предгорьях Закубанья с незапамятных времен, к X веку сложились в единую народность с общим языком, имевшим ряд племенных диалектов. Черкесы говорят на языках адыгской подгруппы абхазо-адыгской семьи языков [2].

В XV–XVI веках на этнополитической карте современной Карачаево-Черкесии появляется еще одна этническая группа – абазины. Историческая древняя родина абазин – территория современной Абхазии и древней Черкессии. На рубеже XV–XVI вв. абазины мигрируют на северо-восток. Часть их вместе с адыгами двигалась по Северному Кавказу. Другая часть проникла на северные склоны Кавказского хребта через перевалы. Абазины лингвистически наиболее близки к абхазам, однако они больше подверглись адыгскому влиянию, и в их культуре абхазских элементов меньше, чем адыгских. Многие народы в различных странах мира часто упоминают абазин именно как черкесов [2].

Расселение коренных народов по территории современной КЧР подошло к логическому завершению к концу XVII века. С тех пор и по сей день карачаевцы, черкесы, абазины и ногайцы живут по соседству. За это время они пережили много общего, претерпели ряд территориальных переделов и административных реформ, вплоть до объединения в рамках одного полинационального государственного образования [1, 2].

Цель исследования: изучить спектр и частоты мутаций в гене CFTR, характерных для населения Карачаево-Черкесской Республики, регионе компактного проживания четырех малочисленных народов Кавказа: карачаевцев, черкесов, абазин, ногайцев.

Материалы и методы исследования

В исследование включены 11 пациентов с МВ из неродственных семей и их родители, проживающие в республике Карачаево-Черкессия. 10 пациентов – карачаевцы по национальности, 1 – русский. Диагноз муковисцидоз установлен на основе клинической картины, положительной потовой пробы и биохимических исследований в региональной медико-генетической консультации и в научно-консультативном отделении ФГБНУ «МГНЦ».

У всех пациентов проведен поиск 29 частых для российского региона мутаций в гене CFTR. Анализ мутаций CFTRdele2,3(21kb), F508del, I507del, 1677delTA, 2143delT, 2183AA>G, 2184insA, 394delTT, 3821delT, L138ins проведен методом мультиплексной ПЦР согласно ранее описанной методике [5]. Мутации G85E, G542X, G551D, R553X, N1303K, W1282X, R334W, R347P, R117H, 621+1G>T, 3849+10kbC>T, 1717-1G>A, 604insA, S1196X, 3667insTCAA, 3944delTG, E92K, 2789+5A>G, W1282R определены методом рестрикционного анализа (названия мутаций приведены в соответствии с традиционной номенклатурой) [7].

В двух образцах больных МВ, у которых при клиническом диагнозе МВ не найдено мутации на одной хромосоме из списка 29 частых мутаций, проведено прямое секвенирование по Сэнгеру части последовательности, охватывающей экзоны, экзон-интронные соединения, 5’ нетранслируемый регион гена CFTR. Также в исследование включены данные по генотипированию 22 пациентов с МВ, не карачаевцев, носителей, по крайне мере, одной мутации W1282X, и их родителей (из банка данных лаборатории генетической эпидемиологии ФГБНУ «МГНЦ»). Анализ ДНК-маркеров XV2c, KM19, IVS1CA, IVS6aGATT, IVS8CA и IVS17bCA проведен согласно ранее описанной методике [5]. Конструкцию гаплотипов, сцепленных с мутациями гена CFTR, проводили вручную при семейном анализе сегрегации аллелей анализируемых маркеров. Построение и оценка вероятных частот гаплотипов четырех маркеров в выборке здоровых индивидов выполнены с помощью программы ARLEQUINver 3.5.

Для оценки популяционных частот и спектра мутаций гена CFTR проведен анализ 12 частых для России мутаций (CFTRdele2,3(21 kb), 394delTT, L138ins, I507del, F508del, 1677delTA, 2143delT, 2183AA>G, 2184insA, 3821delT, E92K, W1282X) у 653 здоровых неродственных индивидов из 7 районов (Усть-Джегутинский, Карачаевский, Малокарачаевский, Прикубанский, Абзинский, Ногайский и Хабезский) и г. Черкесска, представляющих 4 этнические группы коренного населения республики Карачаево-Черкессия (Россия): карачаевцы, ногайцы, черкесы, абазины.

От всех обследуемых или их представителей (родителей) получено письменное информированное согласие на участие в исследовании. Проведение исследования одобрено этическим комитетом ФГБНУ «МГНЦ».

Результаты исследования и их обсуждение

По результатам медико-генетического обследования населения КЧР и по данным медико-генетической консультации г. Черкесска (данные скрининга новорожденных) в настоящий момент на территории Республики проживает 11 пациентов с МВ. Продолжительность жизни пациентов с МВ зависит от множества причин, включая наличие «тяжелых» мутаций в гене CFTR, пожизненное лечение и возможные осложнения.

Молекулярно-генетический анализ выполнен в 11 неродственных семьях, отягощенных МВ (больные 2005–2014 г.р.): 1 – русской и 10 – карачаевских. ДНК-анализ включал 29 характерных для России мутаций (CFTRdele2,3(21kb), F508del, I507del, 1677delTA, 2143delT, 2183AA>G, 2184insA, 394delTT, 3821delT, L138ins, G85E, G542X, G551D, R553X, N1303K, W1282X, R334W, R347P, R117H, 621+1G>T, 3849+10kbC>T, 1717-1G>A, 604insA, S1196X, 3667insTCAA, 3944delTG, E92K, 2789+5A>G, W1282R), обусловливающих до 75–80 % всех мутантных аллелей у российских пациентов с МВ, согласно нашим ранее проведенным исследованиям [6]. У пациента с МВ русского происхождения обнаружен генотип F508del/2184insA. У 10 пациентов из карачаевских семей на 18 из 20 аллелей (90 %) выявлена высокая доля мутации W1282X: восемь пациентов оказались гомозиготными носителями по мутации W1282X, двое – гетерозиготные компаунды. В двух последних семьях для возможности идентификации второго аллеля проведено секвенирование кодирующей области гена CFTR и идентифицированы вторые мутантные аллели: R1066C (c.3196C>T; p.Arg1066Cys ) – в одном случае и R709X (c.2125C>T; p.Arg709X) – в другом.

Таким образом, у карачаевцев, больных МВ, самая распространенная у европеоидов мутация F508del в гене CFTR не обнаружена. Самой частой в исследованной группе больных с МВ выявлена мутация W1282X.

Изучение происхождения мутации W1282X показало, что она встречается в разных регионах мира, но наибольшая ее частота выявлена у евреев-ашкеназов Израиля (до 50 % мутантных аллелей у больных с МВ). На основании проведенных исследований было показано, что мутация W1282X произошла в результате единичного мутационного события в популяции ближневосточных евреев до их переселения в Европу, а далее ее распространение связано с расселением евреев-ашкеназов [9].

С целью уточнения возможного происхождения и распространения мутации W1282X у карачаевцев проведен анализ гаплотипов, сцепленных с геном CFTR ДНК-маркеров (XV2c, KM19, IVS1CA, IVS6aGATT, IVS8CA, IVS17bCA) у больных МВ, имеющих мутацию W1282X: карачаевцев (10), не карачаевцев (22) и их родителей; а также у здоровых карачаевцев (50).

В обеих группах пациентов с МВ (карачаевцев и не карачаевцев), так же как у евреев-ашкеназов из Израиля, хромосомы с мутацией W1282X сцеплены с одинаковым гаплотипом 1–2, фланкирующих ген CFTR маркеров XV2c-KM19 [8]. В выборке 100 хромосом здоровых карачаевцев, не являющихся носителями мутации W1282X, частоты гаплотипов маркеров XV2c-KM19 распределены следующим образом: 1-1 – 0,4643; 2-1 – 0,3571 и 2-2 – 0,1786, гаплотип 1-2 не обнаружен. Рассмотрение внутригенных STR полиморфизмов IVS1CA- IVS6aGATT- IVS8CA- IVS17bCA показало различия гаплотипов в двух рассматриваемых группах хромосом (карачаевцев и не карачаевцев), несущих мутацию W1282X: хромосомы в группе больных МВ карачаевцев имеют один гаплотип 26-7-17-18; в группе некарачаевцев выявлено два гаплотипа (86,4 % составляет гаплотип 26-7-17-17, 13,6 % – гаплотип 24-7-17-17).

Анализ частот гаплотипов полиморфизмов IVS1CA- IVS6aGATT- IVS8CA- IVS17bCA в выборке здоровых карачаевцев, не являющихся носителями мутации W1282X, показал, что наиболее частыми являются гаплотипы 22-7-16-13 (32 %) и 23-7-16-13 (16 %). Гаплотипы же, ассоциированные с мутацией W1282X у некарачаевцев, являются весьма редкими на нормальных хромосомах, составляя около 0,8 % – для гаплотипа 26-7-17-17 и 1 % – для гаплотипа 24-7-17-17, тогда как гаплотип 26-7-17-18, ассоциированный с мутацией W1282X у карачаевцев, на нормальных хромосомах исследуемой выборки не обнаружен.

Можно предположить, что проникновение мутации W1282X гена CFTR на территорию КЧР и европейской части России происходило в разное время и разными группами носителей этой мутации.

По историческим данным известно несколько волн переселения евреев на Кавказ. Миграция евреев из Ирана и Месопотамии в Восточное Закавказье относится примерно к середине VI века н. э. [3]. Наиболее крупным стало переселение сасанидским царем Хосровом I Анушированом иранских евреев в 520–530 годах. Кроме того, грузинские источники сообщают о массовом прибытии евреев в Западную Грузию в VI веке из Византии и о последующей миграции части из них (3 тыс. евреев) в Восточную Грузию. О других подобных передвижениях сведений практически не сохранилось. В начале XVI столетия и XVIII–XIX веках отмечены еще две волны миграций. Третья волна значительных миграций иранских евреев в XVIII веке на Восточный Кавказ связана с иранской областью Гилян, прилегающей к юго-западной части Каспийского моря. Таким образом, кавказские евреи как особая часть еврейского мира сформировались на Кавказе в результате нескольких волн миграций, преимущественно из Ирана [3].

Практически все евреи России относятся к группе ашкеназов. Первые контакты между горскими (кавказскими) евреями и российскими евреями-ашкеназами относятся к двадцатым-тридцатым годам XIX века. Но лишь в 60-х гг.XIX века контакты горских евреев с ашкеназами России участились и упрочились [3].

Таким образом, можно предположить, что проникновение мутации W1282X на Кавказ связано с расселением евреев из Ирана в раннее средневековье, а ее высокая частота среди больных муковисцидозом у карачаевцев является следствием эффекта основателя. Тогда как распространение мутации W1282X в восточно-европейских регионах России обусловлено расселением евреев-ашкеназов в более позднее время.

Для возможной оценки популяционных частот и спектра мутаций гена CFTR проведен анализ 12 частых для России мутаций (CFTRdele2,3(21 kb), 394delTT, L138ins, I507del, F508del, 1677delTA, 2143delT, 2183AA>G, 2184insA, 3821delT, E92K, W1282X) у 653 здоровых неродственных индивидов, представителей коренного населения республики КЧР: карачаевцы (n=300), ногайцы (n=122), черкесы (n=103), абазины (n=128).

Анализ частых мутаций в гене CFTR среди здоровых индивидов четырех этнических групп Карачаево-Черкесской республики представлен в таблице.

Результаты анализа мутаций (CFTRdele2,3(21 kb), 394delTT, L138ins, I507del, F508del, 1677delTA, 2143delT, 2183AA>G, 2184insA, 3821delT, E92K, W1282X) в гене CFTR в выборке здоровых индивидов Карачаево-Черкесской Республики

Этнос

Число здоровых индивидов

Число обследованных хромосом

Число

хромосом с мутацией

Мутация в гене

CFTR

Карачаевцы

300

600

6

2

W1282X

1677delTA

Ногайцы

122

244

3

W1282X

Черкесы

103

206

2

2

W1282X

F508del

Абазины

128

256

1

1

3

W1282X

F508del

1677delTA

В результате проведенного анализа гетерозиготного носительства частых мутаций в гене CFTR среди здоровых индивидов различных коренных народов КЧР удалось установить частоты частых мутаций для каждого этноса: в выборке карачаевцев частота мутации W1282X составила 0,01 (6/600), мутации 1677delTA 0.003 (2/600); в выборке ногайцев выявлена мутация W1282Xс частотой 0.012(3/244); в выборке черкесов частота мутаций F508del составила 0.01 (2/206) и 1677delTA также 0.01 (2/206); в выборке абазин выявлены три частые мутации: F508del – частота 0.004 (1/256), W1282X – частота 0.004 (1/256), 1677delTA – частота 0.012 (3/256).

Заключение

В каждой из выборок из разных этнических групп суммарная частота проанализированных МВ мутаций (q) превышает 1 %, т.е. частота муковисцидоза должна составлять не менее 1:10000. Мутация 1677delTA распространена среди МВ больных, относящихся к народам Северного Кавказа (чеченцы, ингуши) и Закавказья (грузины). В настоящем исследовании мутация 1677delTA обнаружена у карачаевцев, абазин и черкесов, являющихся автохтонными этносами северо-кавказского региона России, и не обнаружена у ногайцев, имеющих более короткую историю проживания на этой территории.

Полученные результаты являются следствием этногенеза народов. Карачаевцы относятся к кавкасионскому антропологическому типу балкано-кавказского варианта европеоидной расы. Говорят на карачаево-балкарском языке кыпчакской группы тюркской семьи. Временем образования ногайской народности считается конец XIV века, тюркизированные племена монгольской ветви относятся к тюркской языковой группе. Черкесы и абазины принадлежат к группе абхазо-адыгских народов.

Работа выполнена при частичном финансировании грантов РФФИ 14-04-00525 и 15-04-01859.